水射流切割如何工作?

在切割材料和应用方面,水射流切割几乎不存在任何限制。这是一种借助水射流技术且非常高效和精确的冷切割方法。含或不含磨料的高压水可切割各种材料,且不会产生有害的热量。平滑、无需再加工的切边和最小切口是这种切割方法的亮点。切割系统中,高压泵和喷嘴用于生成高压水射流。

水射流切割 - 定义

水射流切割是一种材料去除的分离工艺,可以在不产生热负荷的情况下切割不同材料。其适合采用含或不含磨料的高压水射流。水射流切割是传统切割技术的替代方案,且备受赞许。

水射流切割的基本原理

水射流切割基于相当简单的工作原理。精细的水射流高速冲击工件表面。从而实现材料去除,并分离材料。为了生成所需的高压水射流,高压泵使水达到数千 bar 的压力,并将其引导至切割头。

根据待切割的材料,还可以在水中添加入磨料。水在切割头处以 0.1 至 0.5 毫米的射流直径从细喷嘴开口中喷出。喷射效率取决于水压和喷嘴开口的直径。水射流分离近表面的材料颗粒,并引发无应力的切割过程,且不会将热量传入材料。根据水射流的特性和材料硬度和厚度,可以实现不同的切割深度和速度。

水射流切割的优势

  • 可多样化应用的切割方法
  • 可切割几乎所有材料和材质
  • 切割非常精确
  • 光滑的切边和最小切口
  • 无需切边的后处理
  • 不会因热量对材料造成负荷
  • 环保工艺,无熔渣
  • 切割用水可回收

切割质量的影响因素

水射流切割时,各种参数会影响切割效率和切割质量。这些影响因素是:

  • 泵压力
  • 喷嘴到材料表面的距离
  • 喷嘴开口的直径
  • 所生成的水射流切割压力
  • 切割头的进给速度

作为水射流切割系统核心组件的高压泵

水射流切割系统是利用高压水射流分离材料的机床。其由多个组件组成。高压系统是每个设备的核心,其利用泵生成高压水射流。为了实现精确且高效的切割,切割系统需利用 1,000 至 6,000 bar 的压力,这由高功率高压泵提供。

直径 0.1 至 0.5 毫米的喷嘴负责控制出水射流的速度和直径。水射流切割系统的其他组件包括用于待添加磨料的容器、射流捕捉器、用于移动和定位切割头的装置,以及设备的控制和调节系统。

各类水射流切割方法

原则上水射流切割时可分为两种方法。可利用纯水或混以硬粉末材料(磨料)的水进行切割。

利用纯水进行水射流切割主要适用于分离食品、泡沫、纸张或塑料等软质材料。例如:在食品领域,其用于切割奶酪、水果或蔬菜。待分离的塑料材料可能是薄膜和密封件。其他材料包括地毯、纺织品、纤维或绝缘材料。该过程非常环保,因为其利用了纯净且可回收的水。切割时水不会污染食物。

磨切时,设备将水射流与坚硬的粉状材料混合在一起。利用石榴石或刚玉等材料作为磨料。磨切更适用于硬质材料,如金属、钢材、石材、大理石、陶瓷、玻璃、防弹玻璃、木材、石墨或层压板。复合材料的切割过程特别高效。

切割方法对比

相较于利用热量、机械压力或等离子燃烧器的其他切割方法,水射流切割是一种非常温和且精确的切割方法。光滑的切边无需后期处理,精细水射流的切口非常细小。

技术 工艺类型 材料 切边后处理
水射流 侵蚀工艺=液态    
高速砂纸 几乎全部  
等离子 利用电离气体的高温燃烧/气焊工艺 主要是钢材、不锈钢和铝 大部分
激光 利用集中激光束的熔化过程 主要是钢材、不锈钢和铝等  
EDM/燃烧器 利用放电的侵蚀工艺 仅传导性材料

水射流切割是面向热敏性材料切割的理想解决方案。其在切割时不会产生任何热负荷,并提供具有最小切口的精细切边。高功率高压泵和细喷嘴用于生成高压射流。即便是非常硬或厚的材料,也可以利用尺寸匹配、含或不含磨料的水射流轻松切割。

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